Применение плазменной закалки на ОАО Научно-производственная корпорация "Уралвагонзавод"

Размещено на http://www.Allbest.ru/

ОАО «Научно-производственная корпорация «Уралвагонзавод»

Применение плазменной закалки на ОАО «Научно-производственная корпорация «Уралвагонзавод»

М.В. Злоказов, В.В. Козлов,

И.А. Алексеев

г. Нижний Тагил

Аннотация

В статье приведен опыт применения ручной плазменной закалки на ОАО «Научно-производственная корпорация «Уралвагонзавод» для повышения износостойкости деталей оборудования, выпускаемой продукции и инструмента.

Ключевые слова: Плазменная закалка, износостойкость, детали оборудования, штамповый инструмент, вагонная тележка.

Zlokazov M.V., Kozlov V.V., Alexeev I.A. The use of plasma hardening OJSC «Scientific and production corporation «Uralvagonzavod»

The article presents the experience of using manual plasma hardening OJSC «Scientific production Corporation «Uralvagonzavod» to improve the wear resistance of parts, equipment, products and tools.

Keywords: plasma hardening, wear resistance, equipment parts, stamping tool, car truck.

В 2003 году на ОАО «НПК «Уралвагонзавод» при содействии Нижнетагильского филиала «Уральского Федерального Университета имени первого президента России Б.Н. Ельцина» был создан первый в России отдел триботехники и нанотехнологий. Перед отделом были поставлены задачи по увеличению межремонтного срока службы выпускаемой продукции, деталей заводского оборудования и инструмента. Для решения поставленных задач была применена (тогда еще только разработанная, а впоследствии ставшая первой серийной) установка для ручной плазменной закалки УДГЗ-200 [1, 2].

Плазменная закалка штампов

В 2003 г. Уралвагонзавод впервые за 10 лет получил госзаказ на поставку вагонов, что было по выражению генерального директора равноценно второму рождению завода. Но госзаказ предусматривал применение более прочных категорий металлопроката, что вызвало повышенный расход штампов. Для его сокращения применили упрочнение штампов установкой УДГЗ-200. Была выполнена плазменная закалка рабочих кромок штампов для горячей вырубки (5ХВ2С) деталей толщиной 10 мм, холодной вырубки (7Х3) деталей ? 6,5 мм и вытяжки с формовкой деталей толщиной 3 мм (У8А).

На рис. 1 показана матрица (У8А) со следами плазменной закалки, которые представляют собой цвета побежалости, обычно не приводят к ухудшению шероховатости поверхности. Поэтому штампы после плазменной закалки сразу идут в работу.

Было установлено, что плазменная закалка увеличивает твердость на штампах из стали 5ХВ2С до HRC61, на штампах из 5ХНМ и 7Х3 - до HRC64, из У8А - до HRC58. Износостойкость при этом увеличивается в среднем 2,7 раза [3].

Полученный результат стал основанием для внедрения плазменной закалки штампов в серийное производство и создания в 2007 году в штамповом цехе участка плазменной закалки. Его создание позволило расширить номенклатуру упрочняемых вырубных, вытяжных и гибочных штампов (табл. 1), обеспечить бесперебойное снабжение сборочных конвейеров комплектующими деталями, а также упрочнять крупногабаритный инструмент, который ранее эксплуатировался без термообработки.

Рис. 1. Матрица для вытяжки с формовкой детали толщиной 3 мм

Плазменная закалка запчастей к заводскому оборудованию

Темпы выпуска продукции на Уралвагонзаводе предъявляют высокие требования к надежности заводского оборудования. От его безотказной работы зависит выполнение плана, качество, себестоимость выпускаемой продукции. В большинстве случаев для увеличения сроков межремонтной эксплуатации деталей применяют объемную и закалку ТВЧ, различные виды химико-термической обработки. Но по различным причинам они не всегда применимы. Поэтому крупные дорогостоящие детали зачастую эксплуатируются в «сыром» состоянии. Решить эту проблему позволяет применение ручной плазменной закалки. На рис. 2 показана износостойкость стали 40Х с различными видами термообработки при испытаниях на машине трения.

Таблица 1

Увеличение номенклатуры упрочняемых плазменной закалкой штампов

Рис. 2. Износостойкость стали 40Х

поверхностный плазменный закалка износостойкость деталь

В металлургическом цехе в 2004 году боковую и опорную части головки подкрановых рельс (Р18) упрочнили методом плазменной закалки. В ходе эксплуатации было установлено, что их твердость возросла с HRC 35 до HRC 55, а износостойкость увеличилась в 2,5…3 раза.

В том же году в штамповом цехе для гидравлического пресса плазменной закалкой упрочнили рабочую поверхность плунжера длиной 2 м (рис. 3). Отсутствие деформаций и качество упрочненной поверхности в результате плазменной закалки позволило установить плунжер на пресс без каких-либо дополнительных доводочных операций. При этом стойкость возросла в 2,5 раза.

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Рис. 3. Плунжер с плазменной закалкой

Полученные результаты побудили в 2007 году создать еще один участок плазменной закалки, теперь уже в ремонтно-механическом цехе. Закаленные детали существенно продлевают срок службы в 2…3 и более раз. На сегодняшний день участком для подразделений корпорации и сторонних организаций упрочнено более 1 000 деталей различной номенклатуры и габаритов (табл. 2): рельсы, направляющие, шестерни, вал-шестерни, бабы, штока, зубчатые колеса, валы, штанги, плунжера, ролики, звездочки и др.

Таблица 2

Количество упрочненных деталей

Плазменная закалка деталей вагонной тележки

ОАО «РЖД» ставится задача увеличения межремонтного пробега вагонов с 250 тыс. км до 500 тыс. км. Детали вагонной тележки изготавливаются из низкоуглеродистой стали 20ГЛ, которая плохо воспринимает объемную закалку, поэтому детали используются без упрочнения. Но плазменная закалка увеличивает ее твердость стали 20ГЛ в 2 раза (от НВ180 до НВ 360), и вызывает наноструктурирование [4]. С 2005 г по 2009 г на экспериментальном кольце ОАО «ВНИИЖТ» на станции Щербинка проводились испытания полувагонов оборудованных надрессорными балками с плазменной закалкой упорной поверхности (бурт) подпятника. Было установлено, что плазменная закалка способна за счет снижения скорости износа, обеспечивать безремонтный пробег более 1 млн. км (табл. 3).

В 2009 году там же были проведены испытания двух полувагонов оборудованных балкой надрессорной с плазменной закалкой подпятникового места и рамой боковой с упрочненным буксовым проемом (рис. 4). В результате установлено, что контактные поверхности упрочненных деталей после 500 тыс. км пробега сохранялись без износа (появилась лишь следы потертости).

В 2011 году для проведения подконтрольной эксплуатации были изготовлены и поставлены на ж/д сети ОАО «РЖД» 50 полувагонов с плазменной закалкой бурта подпятникового места надрессорной балки. В 2014 году после первого деповского ремонтам (250 тыс. км), по данным ремонтных компаний, без замены и ремонта бурта подпятникового места продолжили 86% полувагонов.

Таблица 3

Скорость износа бурта подпятникового места вагонной тележки

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Рис. 4. Детали вагонной тележки с плазменной закалкой: а - подпятниковое место, б - буксовый проем.

Заключение

Применение плазменной закалки на ОАО «НПК «Уралвагонзавод» позволило увеличить износостойкость штампового инструмента, деталей заводского оборудования и увеличить безремонтный пробег деталей вагонной тележки с 250 тыс. км до требований ОАО «РЖД». Экономический эффект от применения плазменной закалки составляет десятки млн. рублей.

Список литературы

1. Investigations into Plasma Quenching / Korotkov V.A., Shekurov A.V. Welding International. 2008. Vol. 22, №7. С. 475-479.

2. Коротков В.А. «Установка УДГЗ-200 расширяет область применения поверхностной закалки» // Справочник инженера, 2014. №4. С.34-40.

3. Злоказов М.В. «Исследования эффективности применения плазменной закалки для упрочнения штампов» // Ремонт восстановление модернизация, 2006 г., №2. С. 10…14.

4. Шур В.Я., Коротков В.А., Шишкина Е.В. «Исследование изменения поверхностного слоя стали 20ГЛ при плазменной закалке» // Вопросы материаловедения, 2013. №3 (75). С.15-20.

Размещено на Allbest.ru